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수직 배열된 원형 코일 사이의 상호 인덕턴스 계산 및 해석

Mutual Inductance Calculation and Analysis between Two Circular Coils of Perpendicular Arrangement

  • 김진욱 (과학기술연합대학원대학교, 한국전기연구원) ;
  • 손현창 (과학기술연합대학원대학교, 한국전기연구원) ;
  • 김도현 (과학기술연합대학원대학교, 한국전기연구원) ;
  • 김관호 (과학기술연합대학원대학교, 한국전기연구원) ;
  • 박영진 (과학기술연합대학원대학교, 한국전기연구원)
  • Kim, Jin-Wook (University of Science and Technology (UST), Korea Electrotechnology Research Institute (KERI)) ;
  • Son, Hyeon-Chang (University of Science and Technology (UST), Korea Electrotechnology Research Institute (KERI)) ;
  • Kim, Do-Hyeon (University of Science and Technology (UST), Korea Electrotechnology Research Institute (KERI)) ;
  • Kim, Kwan-Ho (University of Science and Technology (UST), Korea Electrotechnology Research Institute (KERI)) ;
  • Park, Young-Jin (University of Science and Technology (UST), Korea Electrotechnology Research Institute (KERI))
  • 발행 : 2011.10.31

초록

본 논문에서는 무선 전력 전송 시스템에서 널리 사용되는 원형 코일 사이의 상호 인덕턴스 계산 방법과 이를 이용한 해석 결과를 제시한다. 두 원형 코일은 수직으로 배열되었다. 상호 인덕턴스 계산을 위해 수직 배열된 수전부 원형 코일의 면적을 일정한 높이의 단위 셀로 나누고, 각 단위 셀에 쇄교하는 자속 밀도를 구하여 상호인덕턴스를 계산하였다. 이를 위해 두 원형 코일을 필라멘트 코일로 모델링하였고, 각 코일에서의 전류는 균일 하다고 하였다. 검증을 위해 헬리컬, 스파이럴 형태로 두 원형 코일을 제작하였고, z 방향의 간격이 50~100 cm인 구간에서 상호 인덕턴스를 측정한 결과, 본 논문에서 제시한 이론값과 일치하였다.

참고문헌

  1. A. Kurs, A. Karalis, R. Moffatt, J. D. Joannopoulos, P. Fisher, and M. Soljacic, "Wireless power transfer via strongly coupled magnetic resonances", Science express, vol. 317, Jul. 2007.
  2. A. P. Sample, D. T. Meyer, and J. R. Smith, "Analysis, experimental results, and range adaptation of magnetically coupled resonators for wireless power transfer", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 58, no. 2, pp. 544-554, 2010.
  3. 김진욱, 지현호, 최연규, 윤영현, 김관호, 박영진, "자기 공명 무선 전력 전송 시스템에서 공진 코일의 배열에 관한 연구", 한국전자파학회논문지, 21(6), 2010년 6월. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2010.21.6.564
  4. Jinwook Kim, Hyeon-Chang Son, Kwan-Ho Kim, and Young-Jin Park, "Efficiency analysis of magnetic resonance wireless power transfer with intermediate resonant coil", IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 10, pp. 389-392, 2011. https://doi.org/10.1109/LAWP.2011.2150192
  5. R. H. Good, "Elliptic integrals, the forgotten functions", European Journal of Physics, vol. 22, pp.119-126, 2001. https://doi.org/10.1088/0143-0807/22/2/303
  6. A. Karalis, "Novel photonic phenomena in nanostructured material systems with applications and midrange efficient insensitive wireless energy-transfer", Doctorial Dissertation in MIT, pp. 111-146, 2008.